摘要： 論述了眼底照相機(jī)的原理和控制雜光及鬼像的方法。通過精心設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)的接目物鏡，使其各個(gè)光學(xué)表面產(chǎn)生的鬼像位于較理想的位置，并通過在照明光路中加入較少的黑點(diǎn)板予以消除。同時(shí)通過使照明系統(tǒng)的環(huán)行光闌與照相系統(tǒng)的孔徑光闌處于相互共軛的位置上，達(dá)到消除照明系統(tǒng)產(chǎn)生雜光和鬼像的目的。 )#PtV~64  
　　關(guān)鍵詞： 光學(xué)設(shè)計(jì)； 眼底照相機(jī)； 雜光； 鬼像 q)k{W>O  
　　中圖分類號(hào)： TB851； R774.1　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B 10O3Z9  
　　文章編號(hào)： 1002-1582(2000)02-0139-03Control of ghost and scatter light in retinal cameraCUI Gui-hua ib; yu_  
(Optical Engineering Dept. Beijing Institute of Technology, Beijing　100081)　　Abstract: A method for clear up the harmful light such as scatter light and central ghost in retinal camera was introduced. In designing the objective lens of the illumination, we set the ghost generated by some optical surfaces at nearly same position, and then added some black spot plates in the illumination path, also conjugated the ring-like stop of the illumination system with the aperture stop of photography system. N%*9&FjrL  
　　Key words: optical design; retinal camera; scatter light; ghost1　 I*(1.%:m  
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引　言　　 0R4akLW0  
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人眼的視網(wǎng)膜又稱為眼底，是人眼的重要組成部分。人眼的病態(tài)，除小部分是因?yàn)榻悄ぁ⑺�晶體等而引起的外，大部分是因?yàn)檠鄣撞�態(tài)而引起的。因此，眼底是診斷眼病甚至是全身多種疾病的重要依據(jù)。眼底照相機(jī)是用來觀察和記錄眼底狀況的眼科醫(yī)療光學(xué)儀器，它能夠?qū)⒀鄣讏D像以黑白或彩色照片的形式記錄和保存下來。 qK,V$l(4#  
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　　世界上的第一臺(tái)眼底照相機(jī)是由德國蔡司工廠于1925年首先試制成功的，經(jīng)過七十多年的努力，已取得了較大的發(fā)展，著名的眼底照相機(jī)的生產(chǎn)廠商如OLYMPUS、NIKON、TOPCON、CANON、OPTON、KOWA等生產(chǎn)了一系列的手持式、臺(tái)式、電視式以及體視眼底照相機(jī)。但在我國，眼底照相機(jī)的發(fā)展還處在相對落后的狀態(tài)，國內(nèi)某些醫(yī)療器械生產(chǎn)廠也曾生產(chǎn)過一些型號(hào)的眼底照相機(jī)，但終因光學(xué)系統(tǒng)的雜光和鬼像沒有很好地控制，而很難得到清晰的對比度較好的眼底照片。 W0|_]"K-  
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2　眼底照相機(jī)的原理　　 8$m1eQ`{  
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眼底本身是不發(fā)光的，自然界中各種光線進(jìn)入眼球后，雖然能照亮眼底，但光線很弱，不足以用來觀察眼底，更不必說照相了。由于人眼角膜的反射光相對眼底的亮度來說過于強(qiáng)大，因此眼底照相機(jī)必須包括一個(gè)能用較強(qiáng)的光照亮眼底的照明系統(tǒng)和一個(gè)能避開人眼角膜上的強(qiáng)烈反射光對底片影響的成像系統(tǒng)。一個(gè)完整的眼底照相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)如圖1所示，它是由照相系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和觀察瞄準(zhǔn)系統(tǒng)三部分組成。 T5q-"W6\  
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圖1　眼底照相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)原理圖。1—接目物鏡；2—中空反射鏡；3—成像物鏡；4—目鏡；5—底片；6—孔徑光闌；7—照明物鏡；8—黑點(diǎn)板；9—燈；10—聚光鏡；11—環(huán)行光闌 3C#RjA-2[  
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2.1　照相系統(tǒng) &+]x;K  
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　　一般的照相系統(tǒng)只要有攝影物鏡和成像底片即可，而眼底照相機(jī)的照相系統(tǒng)則要包括接目物鏡、成像物鏡和底片三個(gè)部分，即在眼底照相機(jī)中，攝影物鏡被分成了兩組——靠近人眼的接目物鏡和靠近底片的成像物鏡。其原因是：病眼可能存在光焦度不正，而且差別往往很大。進(jìn)入照相機(jī)的光線可能是平行光（正常眼），也可能是會(huì)聚光（近視眼）或發(fā)散光（遠(yuǎn)視眼），只用一組物鏡往往難以適應(yīng)各種不同的病眼。另一方面，為了提高照相質(zhì)量，要求采用共軸照明系統(tǒng)，為此也要求將攝影物鏡分裂成兩個(gè)部分。接目物鏡既是照相系統(tǒng)的一部分，也是照明系統(tǒng)的一部分。 1OP"5f  
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2.2　照明系統(tǒng) 1w17L]4  
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　　由于眼底本身是黑暗的，并不發(fā)光，因此要用一個(gè)外部的光源照明。與普通的照明系統(tǒng)相比，除了要求照明均勻、柔和、顯色好、有足夠的光強(qiáng)度之外，對眼底照相機(jī)照明系統(tǒng)最突出的要求是能減少因照明而引起的雜散光和鬼像，要能避免角膜的反射光直接進(jìn)入照相系統(tǒng)。 + ~~ Z0.[  
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　　從照明系統(tǒng)與照相系統(tǒng)的光軸是否同軸的角度，可以把眼底照相機(jī)中的照明系統(tǒng)分成分離式和共軸式兩種照明形式。其中在共軸式照明方式下，接目物鏡既是照明系統(tǒng)的一部分又是照相系統(tǒng)的組成部分，這種光學(xué)系統(tǒng)可以較好地避開反射光和雜散光，因而被廣泛地采用。 &rP~`4Mkp  
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　　眼底照相機(jī)的照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如圖1所示。環(huán)行光闌經(jīng)過多組照明物鏡之后，成像在照相系統(tǒng)的孔徑光闌上，再經(jīng)過接目物鏡成像在病眼的瞳孔上。由于要用較強(qiáng)的光源照亮眼底才能獲得較清晰的照片，所以照明系統(tǒng)產(chǎn)生的鬼像和雜光所聚集的光能量也相對較強(qiáng)，是影響眼底照相機(jī)成像質(zhì)量的極其關(guān)鍵的因素。 XECikld>  
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2.3　觀察瞄準(zhǔn)系統(tǒng) D$$3fN.iEL  
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　　觀察瞄準(zhǔn)系統(tǒng)類似于普通相機(jī)的觀察取景系統(tǒng)，它的作用是：(1) 供醫(yī)生觀察眼底作一般檢查用；(2) 供醫(yī)生尋找病變區(qū)和照相范圍；(3) 供醫(yī)生調(diào)焦之用。 3　雜光和鬼像的控制 {6:& %V  
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　　當(dāng)照明系統(tǒng)的光線經(jīng)過中空反射鏡反射后，要通過接目物鏡入射到眼瞳上，從而照亮眼底。在照明光線經(jīng)過接目物鏡的每個(gè)表面時(shí)，都會(huì)有一部分光線反射而直接進(jìn)入到照相系統(tǒng)，從而形成雜光或鬼像，直接影響到照片的對比度。因此在設(shè)計(jì)眼底照相機(jī)的照明系統(tǒng)時(shí)，除了要照明均勻、柔和、顯色好、有足夠的光強(qiáng)度之外，關(guān)鍵的問題是如何有效地控制照明系統(tǒng)產(chǎn)生的雜光和鬼像。 BvQUn@ XE  
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　　要控制雜光和鬼像，關(guān)鍵是要減少角膜上的直接反射光和消除接目物鏡中的每個(gè)光學(xué)表面的一次反射光線所成的鬼像。 PU"S;4m  
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3.1　角膜上的反射光 0$l&i=L  
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　　要減少角膜上的反射光，可以通過照明系統(tǒng)和接目物鏡把環(huán)行光闌成像在眼瞳上，形成一個(gè)環(huán)行的亮斑，如圖2所示。一方面中央暗斑區(qū)擋住了大部分入射到角膜上并且極有可能要直接反射回到接目物鏡的近軸光線，而且由于人眼角膜的曲率半徑較小，使得亮環(huán)區(qū)的反射光線反射角度大而不能重新返回到接目物鏡中；另一方面，由眼底返回的能夠進(jìn)入到照相系統(tǒng)的光線應(yīng)控制在中央黑斑之內(nèi)，以便與照明光束隔離，這一點(diǎn)可以由照相系統(tǒng)的孔徑光闌的口徑來決定。此外，為了減少角膜上亮環(huán)區(qū)的反射光進(jìn)入到照相系統(tǒng)，在接目物鏡中，靠近人眼的第一個(gè)球面取凸向人眼的彎曲方向是比較合適的，當(dāng)來自于角膜亮環(huán)區(qū)的反射光線入射到該凸面上時(shí)，會(huì)因?yàn)槿肷浣禽^大而盡可能地加大雜光的反射。 80HEAv,O  
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圖2　眼瞳上的照明效果 ]1tN|ODY*W  
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3.2　用黑點(diǎn)板消鬼像 XHZLWh"gS  
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　　當(dāng)照明光束通過接目物鏡時(shí)，要在接目物鏡的每個(gè)表面上形成反射光線，這些反射光線再通過透鏡的折射可形成一個(gè)鬼像。照相時(shí)，為了使得黑暗的視網(wǎng)膜獲得充分的照明，一般采用閃光燈作為照明光源。因此這些鬼像都會(huì)聚集一定的光能量，從而降低底片上的對比度，直接影響到成像質(zhì)量。一般來說，為了校正像差，接目物鏡多采用單片、雙片或單-雙的結(jié)構(gòu)形式，視網(wǎng)膜的成像范圍越大，接目物鏡的片數(shù)越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，形成的鬼像也就越多。因此，為了簡化接目物鏡的結(jié)構(gòu)，常常在接目物鏡中使用非球面. 3<3t;&e  
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圖3　鬼像和黑點(diǎn)的位置。1—鬼像位置；2—接目物鏡；3—中空反射鏡；4—黑點(diǎn)位置 TG?fUD V  
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　　要消除某一球面形成的鬼像，首先要確定鬼像的位置和大小。方法是把照相系統(tǒng)中的緊接在中空反射鏡之后的孔徑光闌作為接目物鏡的物，將待考察的光學(xué)面由原來的折射面改為反射面，而其它各光學(xué)面仍為折射面，反向追跡光線即可得到鬼像的位置和大小，如圖3所示。 }-dF+m:  
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　　為了消除鬼像，可在照明系統(tǒng)的平行光路中加入一個(gè)中心帶有黑點(diǎn)的平板玻璃（稱作黑點(diǎn)板），并使黑點(diǎn)板處在與鬼像共軛的位置上，黑點(diǎn)的大小應(yīng)使得黑點(diǎn)的像完全覆蓋住鬼像。用同樣的方法可以找到在接目物鏡中的每一個(gè)球面產(chǎn)生的鬼像和對應(yīng)的黑點(diǎn)板的位置及黑點(diǎn)的大小。這樣一來，由于黑點(diǎn)擋住了能形成鬼像的光線，從而達(dá)到消除鬼像，提高像面上對比度的目的。 LPMb0F}"5  
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　　由于鬼像是通過黑點(diǎn)板擋住部分照明光線來消除的，因此黑點(diǎn)板的個(gè)數(shù)不能過多，否則會(huì)影響到視網(wǎng)膜上的光強(qiáng)度。而實(shí)際上一個(gè)光學(xué)面就會(huì)有一個(gè)鬼像，有幾個(gè)鬼像就要有幾個(gè)黑點(diǎn)板。所以，在設(shè)計(jì)接目物鏡時(shí)，一方面應(yīng)盡可能地采用簡單的結(jié)構(gòu)，另一方面，要盡量使得某兩個(gè)甚至三個(gè)光學(xué)面的鬼像成在同一位置上，這樣就可以用一個(gè)黑點(diǎn)板同時(shí)消除幾個(gè)光學(xué)面產(chǎn)生的鬼像，從而減少黑點(diǎn)板的個(gè)數(shù)。 1&}